Das Licht-CT des Lehrstuhls für Data-Driven Analysis and Design of Materials veranschaulicht die Grundlagen der Computertomographie ohne ionisierende Strahlung. Es macht tomographische Mess- und Rekonstruktionsverfahren anschaulich und eignet sich insbesondere für Demonstrationen in Lehre, Öffentlichkeitsarbeit und Wissenschaftskommunikation.

Im Zentrum des Systems steht ein einfach nachvollziehbares Messprinzip: Eine leistungsstarke LED beleuchtet eine Probe, die auf einem Drehteller positioniert ist. Während der Rotation erfasst eine hochauflösende Kamera eine Vielzahl zweidimensionaler Schattenprojektionen auf einem diffusen Schirm. Aus diesen Projektionsdaten berechnet eine eigens entwickelte Software zunächst Schnittbilder und daraus anschließend ein dreidimensionales Volumenmodell. Das zugrunde liegende Verfahren entspricht damit dem Prinzip eines medizinischen oder industriellen CT-Systems – jedoch auf Basis von sichtbarem Licht statt Röntgenstrahlung.

Das Licht-CT kombiniert etablierte Open-Source- und Maker-Technologien zu einem flexibel einsetzbaren Gesamtsystem. Ein Raspberry Pi 4 übernimmt die Steuerung, Datenerfassung und Benutzeroberfläche. Die Bewegungssteuerung erfolgt über ein BTT SKR V1.4 Mainboard in Verbindung mit TMC2130-Schrittmotortreibern, wodurch eine präzise und ruhige Rotation des Probentellers ermöglicht wird. Die Beleuchtungsstärke der LED kann über Pulsweitenmodulation (PWM) fein geregelt werden, sodass Belichtung und Kontrast an unterschiedliche Proben angepasst werden können.

Für die Systemsteuerung kommen Komponenten aus dem Umfeld moderner 3D-Druck-Steuerungen zum Einsatz: Klipper übernimmt die Firmware-Funktionalität auf dem Mainboard, Mainsail dient als webbasierte Bedienoberfläche auf dem Raspberry Pi. Die Kommunikation im Hintergrund erfolgt über Moonraker, während Crowsnest das Kamerastreaming bereitstellt. So entsteht ein übersichtliches und zugleich leistungsfähiges Setup für Betrieb und Demonstration.

Das Licht-CT schafft einen anschaulichen Zugang zu tomographischen Messprinzipien und Rekonstruktionsalgorithmen. Komplexe Zusammenhänge können damit verständlich vermittelt und praktisch demonstriert werden. Das System eignet sich für den Einsatz in der Hochschullehre, in Schulprojekten sowie bei öffentlichen Veranstaltungsformaten wie beispielsweise der Langen Nacht der Wissenschaften.

Der grundlegende Aufbau wurde ursprünglich von Emanuel Larsson entwickelt und mit dem Ziel konzipiert, tomographische Verfahren niedrigschwellig zugänglich zu machen. Für den Einsatz am Lehrstuhl wurde das System weiterentwickelt und an die jeweiligen Anforderungen angepasst. Das Ergebnis ist ein mobiles, sicheres und didaktisch vielseitig einsetzbares Demonstrationssystem. Unser Poster bietet einen kompakten Überblick über das tomographische Prinzip und die zugrunde liegenden Konzepte.